Une machine de soudage par ultrasons qualifiée se compose de quatre composants principaux : le générateur d'ultrasons, le transducteur, le booster et le cornet de soudage. Ces quatre composants doivent être précisément adaptés en fréquence. Toute inadéquation peut entraîner une mauvaise qualité de soudage, une surchauffe de l'équipement, des alarmes de désaccord de fréquence ou même des dommages matériels.
Le générateur d'ultrasons, communément appelé boîtier de commande électrique, est le centre de contrôle des signaux de l'ensemble du système. Les machines de soudage par ultrasons industrielles modernes utilisent couramment des générateurs numériques de suivi de fréquence automatique, qui peuvent surveiller les changements de charge en temps réel, compenser automatiquement les variations de fréquence et maintenir une tension et une amplitude stables. Ils proposent généralement trois modes principaux de contrôle du soudage : le mode temps, le mode énergie et le mode déplacement. Le générateur convertit l'alimentation secteur de 50 Hz en énergie électrique ultrasonique à haute fréquence tout en fournissant également une protection contre les surcharges, une protection contre les anomalies de fréquence et une protection contre la température. Il agit comme un centre de contrôle qui permet de maintenir des performances de soudage stables.
Le transducteur est le composant principal de la conversion d’énergie. Il se compose de plusieurs couches d’éléments céramiques piézoélectriques empilés ensemble. Grâce à l'effet piézoélectrique, il convertit l'énergie électrique en vibration mécanique et la vibration mécanique en énergie électrique. C'est l'un des composants les plus précis et les plus sensibles de l'ensemble du système de soudage par ultrasons. Le transducteur doit correspondre strictement à la fréquence de fonctionnement spécifiée . 15 kHz, les transducteurs 20 kHz, 30 kHz et 40 kHz ne sont pas interchangeables. Les chocs, un refroidissement insuffisant, des températures élevées et un fonctionnement sans charge appropriée peuvent provoquer la fissuration et la défaillance des éléments en céramique.
Le booster ne génère pas de vibrations. Sa fonction principale est de transmettre et d'ajuster l'amplitude des vibrations. En fonction des exigences de soudage, les boosters peuvent être classés en boosters augmentant l'amplitude, boosters standard et boosters réduisant l'amplitude. Les matériaux difficiles-à-souder, les matériaux renforcés de fibres de verre--et les pièces de paroi épaisses-exigent généralement une amplitude plus élevée et peuvent utiliser un booster augmentant l'amplitude. Les pièces de précision à paroi mince-et les produits comportant des composants internes sensibles peuvent nécessiter une amplitude plus faible et peuvent utiliser un booster de réduction d'amplitude-. Les boosters sont généralement fabriqués en acier allié et nécessitent une rigidité élevée, une faible perte d’énergie et des performances de résonance stables.
Le cornet de soudage est l’extrémité active qui entre directement en contact avec le produit. Il est généralement fabriqué à partir d’un alliage d’aluminium, d’un alliage de titane ou d’acier à outils. L'alliage d'aluminium convient au prototypage et aux petites pièces ordinaires. L'alliage de titane convient à la production de masse à long terme et offre une résistance élevée à la fatigue. L'acier à outils convient aux plastiques à haute -fibres de verre-fibres-et aux plastiques de haute-dureté. Le cornet de soudage doit être conçu par simulation de résonance. Les produits non-standard nécessitent des cornes personnalisées. L'utilisation d'un avertisseur à usage général-peut facilement provoquer des vibrations inégales, des soudures partiellement faibles et une déformation, un écrasement ou une fissuration du produit.
La correspondance de résonance entre les quatre composants principaux est la clé d'une performance stable de soudage par ultrasons et constitue également l'un des aspects les plus souvent négligés lors de la mise en service des équipements sur site.
